intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Chuyên đề: Chuyển mạch burst quang

Chia sẻ: Phan Minh Điền Điền | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:44

Thêm vào BST
Báo xấu
100
lượt xem 39
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chuyên đề "Chuyển mạch burst quang" trình bày những vấn đề cơ bản nhất về chuyển mạch burst quang. Nội dung chuyên đề gồm: chương 1 giới thiệu về chuyển mạch burst quang, chương 2 các khía cạnh cơ bản của chuyển mạch burst quang.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chuyên đề: Chuyển mạch burst quang

  1. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG MỤC LỤC  MỤC LỤC                                                                                                                     .................................................................................................................      1  DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT                                                         .....................................................      3  DANH MỤC HÌNH VẼ                                                                                                ............................................................................................      4  LỜI MỞ ĐẦU                                                                                                              ..........................................................................................................      5  Chương 1:                                                                                                                     ................................................................................................................      8  Giới thiệu về chuyển mạch burst quang                                                                     .................................................................      8  1.1 Chuyển mạch kênh quang                                                                                      ..................................................................................      8  1.2 Chuyển mạch gói quang                                                                                         .....................................................................................      9  1.3 Chuyển mạch burst quang                                                                                    ................................................................................       10  1.4 So sánh các công nghệ chuyển mạch quang                                                        ....................................................       11  Chương 2 :                                                                                                                  .............................................................................................................       13  Các khía cạnh cơ bản của chuyển mạch burst quang                                               ...........................................       13  2.1 Kiến trúc mạng OBS                                                                                            ........................................................................................       13  2.1.1 Cấu tạo nút biên                                                                                              ..........................................................................................       15  2.1.2 Cấu tạo nút lõi                                                                                                 ............................................................................................       16  2.2 Tổ hợp burst                                                                                                          ......................................................................................................       18  2.2.1 Tổ hợp burst dựa trên bộ định thời                                                                 .............................................................       18  2.2.2 Tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng                                                                ............................................................       19  2.3 Các cơ chế báo hiệu                                                                                             .........................................................................................       21  2.3.1 Cơ chế báo hiệu Just – Enough – Time (JET)                                                 .............................................       21  2.3.2 Cơ chế báo hiệu Just – In – Time (JIT)                                                           .......................................................       25  2.3.3 Cơ chế báo hiệu Tell – And – Go (TAG)                                                        ....................................................       26  2.3.4 Cơ chế báo hiệu Tell – And – Wait (TAW)                                                    ................................................       27  2.4 Các thuật toán sắp xếp kênh                                                                                ............................................................................       28  2.4.1 Kênh rỗi phù hợp đầu tiên (FFUC)                                                                 .............................................................       30  2.4.2 Kênh rỗi với LAUT gần nhất (LAUC)                                                           .......................................................       31  2.4.3 Kênh rỗi phù hợp đầu tiên – thực hiện lấp khoảng trống (FFUC­VF)           31 ......       2.4.4 Kênh rỗi với LAUT gần nhất ­ thực hiện lấp khoảng trống  (LAUC­VF)                                                                                                                             32 .........................................................................................................................      2.4.5 Khoảng trống kết thúc tối thiểu (Min­EV)                                                    ................................................       33 Nhóm 10 – H09VT7 1
  2. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG  2.5 Phân giải tranh chấp                                                                                             .........................................................................................       33  2.5.1 Bộ đệm quang                                                                                                 .............................................................................................       33  2.5.2 Chuyển đổi bước sóng                                                                                    ................................................................................       35  2.5.3 Định tuyến chuyển hướng                                                                              ..........................................................................       36  2.5.3.1 Giới thiệu                                                                                                     ................................................................................................       36  2.5.3.2 Phương pháp định tuyến chuyển hướng                                                      ..................................................       37  2.5.4 Phân đoạn burst                                                                                               ...........................................................................................       38  KẾT LUẬN                                                                                                                 .............................................................................................................       42  TÀI LIỆU THAM KHẢO                                                                                           .......................................................................................       44 Nhóm 10 – H09VT7 2
  3. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG DANH MỤC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt ACK Acknowledgement packet Gói tin báo nhận  BA Burst Assembler Bộ tổ hợp burst ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ truyền tải không đồng bộ BHP Burst Header Packet Gói tiêu đề burst FDL Fiber Delay Line Đường dây trễ quang FFUC First Fit Unscheduled Channel Kênh rỗi phù hợp đầu tiên FFUC­VF First Fit Unscheduled Channel­ Kênh rỗi phù hợp đầu tiên­thực  Void Filling hiện lấp khoảng trống FIFO First In First Out Bộ đệm vào trước ra trước IP Internet Protocol Giao thức Internet JET Just – Enough – Time (Tên giao thức) JIT Just – In – Time (Tên giao thức) LAUC Latest Available Unscheduled  Kênh rỗi với LAUT gần nhất Channel LAUC­ VF Latest Available Unscheduled  Kênh rỗi với LAUT gần nhất­thực  Channel  – Void Filling hiện lấp khoảng trống MEMS Microelectromechanical System Hệ thống  vi cơ điện Min – EV Minimum End Void Khoảng trống kết thúc tối thiểu NAK Negative Acknowledgment Bản tin báo nhận phủ định OBS Optical Burst Switching Chuyển mạch burst quang OCS Optical Circuit Switching Chuyển mạch kênh quang Nhóm 10 – H09VT7 3
  4. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang OXC Optical Cross Connect Thiết bị nối chéo quang REL Release packet Gói tin giải phóng kênh RM Routing Module Bộ  định tuyến RWA Routing and Wavelength  Định tuyến và gán bước sóng Assignment S Scheduler Bộ lập lịch SCU Switching Control Unit Đơn vị điều khiển chuyển mạch SONET Synchronous Optical Network Mạng quang đồng bộ TAG Tell – And – Go (Tên giao thức) TAW Tell – And – Wait (Tên giao thức) WDM Wavelength Division Multiplexing Ghép kênh phân chia  bước sóng DANH MỤC HÌNH VẼ Nhóm 10 – H09VT7 4
  5. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG  Hình 1.1: Mạng định tuyến bước sóng                                                                        ....................................................................      9  Hình 1.2: Mạng chuyển mạch gói quang OPS                                                             .........................................................      9  Hình 1.3: Nút chuyển mạch trong mạng chuyển mạch gói quang                            ........................       10  Hình 1.4: Sử dụng thời gian offset trong OBS                                                           .......................................................       11  Hình 2.1: Kiến trúc mạng OBS                                                                                  ..............................................................................       14  Hình 2.2: Sơ đồ khối chức năng của mạng OBS                                                       ...................................................       15  Hình 2.3: Cấu tạo nút biên                                                                                         .....................................................................................       16  Hình 2.4: Cấu tạo nút lõi                                                                                            ........................................................................................       17  Hình 2.5: Tổ hợp burst dựa trên bộ định thời                                                            ........................................................       19  Hình 2.6: Tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng                                                           .......................................................       19  Hình    2.7: Cơ chế báo hiệu Just – Enough – Time                                                      ..................................................       22  Hình 2.8: Lợi ích của DR                                                                                            ........................................................................................       24  Hình 2.9: Cơ chế báo hiệu Just – In – Time                                                               ...........................................................       25  Hình 2.10: So sánh cơ chế báo hiệu JET (trên) và JIT (dưới)                                   ...............................       26  Hình 2.11: Cơ chế báo hiệu Tell­And­Go                                                                  ..............................................................       27  Hình    2.12: Cơ chế báo hiệu Tell – And – Wait                                                          ......................................................       28  Hình 2.13: Thuật toán FFUC và LAUC                                                                      ..................................................................       31  Hình 2.14: Thuật toán FFUC­VF và LAUC­VF                                                         .....................................................       32  Hình 2.15: Mô tả giải quyết xung đột bằng bộ đệm                                                ............................................       34 Hình 2.16:  Dây trễ FDL cùng với bộ khuếch đại và chuyển mạch tạo thành một   vòng lặp trễ                                                                                                                ............................................................................................................       34  Hình 2.17: Giải quyết tranh chấp bằng bộ chuyển đổi bước sóng                          ......................       35  Hình 2.18: Cấu trúc của mạng OBS với kỹ thuật làm lệch hướng đi                      ..................       37  Hình 2.19: Phương pháp định tuyến chuyển hướng                                                  ..............................................       38  Hình 2.20: Mô tả giải quyết xung đột bằng phân đoạn burst                                   ...............................       40  Hình 2.21: Cấu trúc của burst được đóng kiểu phân đoạn                                        ....................................       41  Hình 2.22: Xung đột làm chồng lấn các đoạn lên nhau                                             .........................................       41 LỜI MỞ ĐẦU Nhóm 10 – H09VT7 5
  6. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG Những năm gần đây đã diễn ra sự bùng nổ lưu lượng thông tin trên toàn cầu.   Yêu cầu về  băng thông đối với các dịch vụ  viễn thông ngày càng gia tăng. Một  trong những xu hướng phát triển của mạng viễn thông hiện nay là quang hóa từ  mạng lõi cho đến tận mạng   truy nhập của khách hàng. Công nghệ  ghép kênh  phân chia theo bước sóng WDM đã và đang được triển khai trong các hệ  thống  thông tin quang hiện tại cho phép tốc độ  truyền dẫn cực lớn và khả  năng hỗ trợ  các lưu lượng khác nhau như IP, Ethernet, SONET/SDH. Một vấn đề  đặt ra cho  mạng quang WDM là lựa chọn được công nghệ  chuyển mạch thích hợp để  có  thể  sử  dụng một cách tối  ưu băng thông của sợi quang và giảm thiểu trễ  xử  lý   tại các thiết bị  chuyển mạch. Ba công nghệ  chuyển mạch quang được nghiên  cứu để  sử  dụng trong  mạng WDM là: chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch   gói quang và chuyển mạch burst quang. Trong ba công nghệ  này, chuyển mạch  burst quang ra đời nhằm đáp  ứng sự  bùng nổ  dữ  liệu, giải quyết được nhược   điểm  của chuyển mạch kênh quang và là  bước  trung gian trước  khi tiến tới   chuyển mạch gói quang trong khi công nghệ  chưa cho phép có mạng truyền tải  toàn quang. Xuất phát từ thực tế trên nhóm chúng em đã chọn hướng nghiên cứu  về chuyển mạch burst quang. Chuyên đề “Chuyển mạch burst quang” trình bày  những vấn đề  cơ  bản nhất về  chuyển mạch burst quang. Nội dung chuyên đề  bao gồm: Chương 1: Giới thiệu về  chuyển mạch burst quang . Chương này sẽ  giới  thiệu về  các công nghệ  chuyển mạch quang chính là chuyển mạch kênh quang,  chuyển mạch burst quang  và chuyển mạch gói quang. Chương 2: Các khía cạnh cơ  bản của chuyển mạch burst quang . Nội  dung chương 2 gồm có:  +Kiến trúc mạng OBS +Tổ hợp burst: theo ngưỡng và dựa trên bộ định thời +Các cơ chế báo hiệu: JET,JIT,TAG,TAW +Các thuật toán sắp xếp kênh: với thuật toán hàng ngang (Hoziron) và lấp  khoảng trống (Void Filling) +Các giải pháp giải quyết tranh chấp: bộ đệm quang, chuyển đổi bước sóng ,  định tuyến chuyển hướng, phân đoạn burst. Nhóm 10 – H09VT7 6
  7. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG Do giới hạn về  mặt thời gian và kiến thức nên chuyên đề  không tránh khỏi  thiếu sót. Rất mong nhận được những đóng góp từ thầy cô và các bạn để chuyên   đề của nhóm được hoàn thiện hơn. Nhóm 10 – H09VT7 7
  8. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG Chương 1:  Giới thiệu về chuyển mạch burst quang Nội dung chính của chương sẽ đề cập đến ba loại chuyển mạch quang chính   là : chuyển mạch kênh quang, chuyển mạch gói quang và chuyển mạch burst  quang. 1.1 Chuyển mạch kênh quang Mạng WDM định tuyến bước sóng bao gồm các thiết bị  nối chéo quang OXC   (Optical Cross Connect) được kết nối với nhau bằng các liên kết WDM trong một   tôpô mạng hình lưới tùy ý. Phương pháp chuyển mạch trong mạng định tuyến  bước sóng là chuyển mạch kênh quang. Chuyển mạch kênh quang là chuyển  mạch hướng kết nối (connection oriented). Kết nối  từ một nút nguồn gửi thông   tin đến một nút đích nhận thông tin phải được thiết lập trước khi thông tin được   truyền đi. Trong mạng định tuyến bước sóng thì kết nối từ  nguồn tới đích này  được gọi là đường quang (lightpath). Đường quang tương ứng với một tuyến và  bước sóng được gán cho tuyến đó. Sự  thiết lập các đường quang bao gồm một   số  bước thực hiện. Những bước này bao gồm tìm ra  tài nguyên và tôpô mạng,  định tuyến, gán bước sóng, báo hiệu và dự trữ tài nguyên.  Nhóm 10 – H09VT7 8
  9. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG Hình 1.1: Mạng định tuyến bước sóng 1.2 Chuyển mạch gói quang Hình 1.2: Mạng chuyển mạch gói quang OPS          Mạng chuyển mạch gói quang OPS bao gồm các OXC được nối với nhau  bằng các liên kết WDM trong một cấu hình mesh tùy ý.  Mạng chuyển mạch gói   quang bao gồm phần lõi có khả  năng truyền tải tốc độ  cao và phần biên giao  diện với phần tử của các mạng IP, SONET/SDH, Ethernet.           Các gói tin truyền trong mạng chuyển mạch gói quang có phần tiêu đề  và  phần tải tin. Tiêu đề có chứa thông tin định tuyến cũng như thông tin điều khiển   và được truyền trong băng cùng với tải tin. Khi gói tin truyền tới OXC, tiêu đề sẽ  được tách ra và được xử  lý   trong miền điện (sau khi biến đổi quang – điện –  Nhóm 10 – H09VT7 9
  10. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG quang) còn tải tin sẽ được chuyển mạch trong miền quang.  Vì phần tiêu đề cần  mất thời gian để xử lý nên phần tải tin được làm trễ đi bằng cách  lưu đệm bởi   đường dây trễ quang. Về nguyên lý, chuyển mạch gói quang mong muốn truyền  thông tin  và xử  lý thông tin điều khiển  hoàn toàn trong miền quang. Nhưng do   hạn chế về mặt công nghệ  hiện nay nên phần thông tin điều khiển chỉ có thể xử  lý trong miền điện mà thôi. Trong chuyển mạch gói quang, tiêu đề được so sánh   với một bảng định tuyến, tải tin sẽ được chuyển ra cổng đầu ra tương ứng trên   một sợi quang và một bước sóng mới. Nếu không có bước sóng mới nào khả  dụng, gói tin sẽ bị hủy hoặc phải bị trễ đi để chờ bước sóng khả dụng mới.        Thành phần chính của nút OXC là cơ  cấu chuyển mạch quang và khối điều  khiển chuyển mạch. Khối điều khiển chuyển mạch duy trì thông tin về  tô pô  mạng, duy trì bảng định tuyến, xử  lý tiêu đề  gói tin, điều khiển việc lưu đệm,  lập lịch và chuyển tiếp các gói tin, điều khiển cơ  cấu   chuyển mạch chuyển   mạch gói tin đúng thời gian đã định, phát hiện tranh chấp và phân giải khi tranh   chấp xảy ra giữa các gói tin. Cơ cấu chuyển mạch thực hiện tạo kết nối từ cổng  đầu vào đến cổng đầu ra tương  ứng theo yêu cầu của khối điều khiển chuyển   mạch.  Hình 1.3: Nút chuyển mạch trong mạng chuyển mạch gói quang 1.3 Chuyển mạch burst quang        Chuyển mạch burst quang ra đời nhằm đạt được sự  cân bằng giữa chuyển  mạch kênh quang và chuyển mạch gói quang. Các gói tin ở lớp trên sẽ được tập   hợp lại thành các burst để truyền tải trong mạng OBS . Các burst có độ dài không   cố định gồm có hai phần: gói tin điều khiển (control packet) hay còn được gọi là   Nhóm 10 – H09VT7 10
  11. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG gói tiêu đề burst Burst Header Packet (BHP)  và phần thông tin dữ liệu còn được  gọi là data burst. OBS thực hiện việc truyền độc lập gói tin điều khiển  và burst  dữ  liệu  trên các kênh bước sóng khác nhau. Thông tin trong gói tin điều khiển  gồm có chiều dài burst, thời điểm phát burst, các thông tin định tuyến. Gói tin   điều khiển được truyền đi trước burst dữ liệu một khoảng thời gian được gọi là  offset time để cấu hình các chuyển mạch trong suốt đường đi từ  nguồn tới đích.   Thời gian offset time này bằng trễ xử lý tổng cộng của gói tin điều khiển tại tất   cả các nút trung gian.  Hình 1.4: Sử dụng thời gian offset trong OBS        Đây là một trong những khác biệt cơ bản giữa chuyển mạch burst quang so   với chuyển mạch gói quang.  Khoảng thời gian này cho phép thông tin điều khiển   được xử  lý tại mỗi nút chuyển mạch và các nút sắp xếp tài nguyên kênh bước  sóng cho việc truyền burst dữ liệu dựa trên thông tin trong gói tin điều khiển. Với   OBS không yêu cầu phải xử  lý gói tin điều khiển trong miền quang. OBS sử  dụng các mô hình dự trữ kênh và báo hiệu để dự trữ tài nguyên kênh bước sóng.  1.4 So sánh các công nghệ chuyển mạch quang       Như đã nêu ở trên, ta có thể thấy chuyển mạch kênh quang chỉ chuyển mạch   cho một bước sóng trên một đường quang nên không còn thích hợp cho mạng   WDM hiện nay. Nhưng nó cũng có những ưu điểm riêng của nó, nổi bật nhất đó   là độ  tin cậy. Bên cạnh đó nhược điểm chính là độ  trễ  lớn và lãng phí băng  thông.          Chuyển mạch gói quang là loại chuyển mạch hướng tới trong mạng toàn   quang với tốc độ xử lý nhanh nhất trong các loại đã nêu. Nhưng giới hạn của nó  Nhóm 10 – H09VT7 11
  12. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG là ở chỗ sự hạn chế về công nghệ hiện tại không đáp ứng được các yêu cầu cho  một mạng toàn quang.       Trong khi đó lưu lượng càng ngày càng bùng nổ. Ta có thể thấy chuyển mạch   burst quang đáp  ứng được sự  bùng nổ  đó như  thế  nào. Với việc tổ  hợp các gói   cùng đích đến dùng chung một gói điều khiển làm giảm thiểu tối đa việc xử  lý  thông tin điều khiển. Các burst dữ liệu hoàn toàn truyền đi trên miền quang. Về  tốc độ và khả  năng sử dụng băng tần hơn hẳn chuyển mạch kênh quang. Trong   thời điểm hiện tại với công nghệ  như  hiện nay thì chuyển mạch từng gói một   với việc xử  lý từng  ấy tiêu đề  trong chuyển mạch gói quang sẽ  không thể  đáp   ứng được lưu lượng như chuyển mạch burst quang. Tuy nhiên, cái gì cũng có hai  mặt của nó, chuyển mạch burst quang đáp  ứng được yêu cầu về  bùng nổ  lưu  lượng nhưng nó vẫn chưa phải là chuyển mạch toàn quang, trễ tổ hợp burst, việc  thay thế  thiết bị  hay chỉ  là cần thay thế  module. Đó là vấn đề  “trade off” trong   viễn thông. Công nghệ  Hiệu quả sử  Thời gian  Khả năng  chuyển mạch  dụng băng  chuyển mạch  Xử lý header thích ứng lưu  quang thông yêu cầu lượng Chuyển mạch  Thấp Chậm Thấp Thấp kênh quang Chuyển mạch  Cao Nhanh Cao Cao gói quang Chuyển mạch  Cao Trung bình Thấp Cao burst quang Nhóm 10 – H09VT7 12
  13. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG Bảng 1.1 So sánh các công nghệ chuyển mạch quang khác nhau Chương 2 :  Các khía cạnh cơ  bản của chuyển mạch burst   quang 2.1 Kiến trúc mạng OBS        Như đã đề  cập ở chương 1, ý tưởng của chuyển mạch burst quang là phân   chia mặt bằng dữ liệu và mặt bằng điều khiển và thực hiện báo hiệu ngoài băng  để cho phép truyền tải dữ liệu trong miền quang một cách hiệu quả hơn. Đơn vị  dữ  liệu truyền tải trong mạng OBS là các burst gồm có gói tin điều khiển và   burst dữ liệu. Mạng OBS thực hiện việc báo hiệu ngoài băng: gói tin điều khiển   được truyền trên một kênh bước sóng khác với burst dữ  liệu để  cấu hình các  chuyển mạch từ nguồn tới đích. Gói tin điều khiển mang thông tin về chiều dài   burst, thời điểm burst truyền cũng như các thông tin định tuyến khác. Một khi tài   nguyên đã được dự trữ các burst sẽ được phát đi. Để làm được điều đó người ta   đề xuất xây dựng một mạng OBS với kiến trúc như  hình 2.1 Nhóm 10 – H09VT7 13
  14. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG Hình 2.1: Kiến trúc mạng OBS         Mạng OBS về bản chất là một mạng WDM trên đó nó thực hiện công nghệ  chuyển mạch OBS. Mạng OBS bao gồm các nút biên (edge node) và các nút lõi  (core node) được kết nối với nhau bằng các liên kết WDM.               Nút biên mạng OBS thực hiện giao diện với mạng khác như  mạng IP,   SONET/SDH hay Ethernet. Nút biên vì thế  có khả  năng giao tiếp cả  trong miền  điện và miền quang và có khả  năng biến đổi điện quang cũng như  chuyển đổi  bước sóng để tương thích với tín hiệu truyền trên các liên kết quang WDM.  Nút   biên trên cơ  sở  truyền tải burst có thể  phân thành  nút biên đầu vào và nút biên   đầu ra. Nút đầu vào  ở phía phát vào thực hiện tổ hợp các gói tin từ các đầu cuối   thành các burst và tạo các gói tin điều khiển, định tuyến và sắp xếp bước sóng để  truyền các burst dữ liệu vào mạng lõi OBS. Nút đầu ra ở phía thu thực hiện giải  tổ  hợp các burst thành các gói tin và gửi tới các mạng đích. Nếu một nút biên  thực hiện thông tin hai chiều thì nó sẽ đóng vai trò vừa là nút đầu vào vừa là nút   đầu ra.       Nút lõi có nhiệm vụ cơ bản là chuyển tiếp burst từ các cổng đầu vào tới các   cổng đầu ra tương ứng, dự trữ các kênh bước sóng cho các burst dữ liệu dựa trên   thông tin trong  các gói tin điều khiển và giải quyết tranh chấp. Hình 2.2 mô tả  các thành phần của mạng OBS với các chức năng khác nhau.  Nhóm 10 – H09VT7 14
  15. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG Lưu lượng vào Lưu lượng ra Đ ịnh tuyến Báo hiệu Giải tổ hợp  Burst Tổ hợp Burst Lập lịch  Lập lịch và sắp  Giải quyết  Chuyển tiếp  xếp bước sóng tranh chấp gói Nút biên đầu vào Node lõi Node biên đầu ra Hình 2.2: Sơ đồ khối chức năng của mạng OBS 2.1.1 Cấu tạo nút biên       Các nút biên là các router biên có khả năng giao diện điện và quang, thực hiện  chức năng phân loại gói tin, lưu đệm các gói tin, tổ hợp các gói tin thành các burst   và giải tổ  hợp burst thành các gói tin cấu thành. Các phương pháp tổ  hợp burst   khác nhau như dựa trên thời gian của bộ định thời hoặc dựa trên kích thước các   gói tin có thể được sử dụng để tổ  hợp các gói tin dữ  liệu thành các burst và gửi  vào trong mạng lõi OBS. Cấu tạo của một router biên bao gồm một bộ  định  tuyến RM (Routing Module), các bộ tổ hợp burst BA (Burst Assembler) và các  bộ  lập lịch kênh S (Scheduler).  Nhóm 10 – H09VT7 15
  16. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG Class 0 Lập lịch  Class m kênh Tổ hợp burst  1  Lưu  lượng  Lưu  Bộ định  ra  Đến node biên 1 lượng  tuyến  tới  vào  node  lõi Class 0 Lập lịch  Class m kênh Tổ hợp burst N  Đến node biên  N Hình 2.3: Cấu tạo nút biên       Bộ định tuyến  kiểm tra thông tin định tuyến của từng gói tin, chọn lựa các  cổng ra thích hợp cho từng gói tin và gửi nó đến bộ tổ hợp burst  thích hợp. Mỗi  bộ tổ hợp burst  tạo ra các burst chứa các gói dữ liệu đến cùng một đích tới (cùng  một router biên đầu ra). Trong mỗi bộ  tổ  hợp burst  còn có hàng đợi khác nhau  cho các loại gói tin ứng với các dịch vụ khác nhau. Bộ lập lịch kênh dự  trữ kênh  bước sóng cho các burst dữ liệu và chuyển các burst dữ liệu tới các cổng đầu ra  tương  ứng.  Ở nút biên đầu ra, bộ giải tổ  hợp burst sẽ tiến hành tách các gói tin   từ các burst này và chuyển tiếp lên các lớp trên.  2.1.2 Cấu tạo nút lõi                Nút   lõi   gồm   có    OXC   và   một   đơn   vị   điều  khiển   chuyển   mạch  SCU   (Switching Control Unit), các bộ  chuyển đổi quang – điện – quang, các bộ  ghép   kênh, phân kênh. Ta xét hai phẩn tử  chính là OXC và SCU. SCU tạo và duy trì   một bảng chuyển tiếp và chịu trách nhiệm cấu hình cho OXC. Khi gói tin điều  khiển tới nút lõi nó sẽ  được biến đổi từ  miền quang vào miền điện và đi đến   SCU. SCU đọc thông tin trong gói xác định đích đến của gói này và burst dữ liệu   theo sau, kế đó tra cứu thông tin trong bảng chuyển tiếp để đưa đến quyết định   chuyển tiếp dữ  liệu đến cổng ra nào của OXC. Đồng thời SCU cũng chịu trách  nhiệm dự trữ kênh bước sóng cho burst dữ liệu  ở đầu ra. Gói tin điều khiển sau  đó sẽ được cập nhật thêm thông tin điều khiển nếu như nút hiện tại chưa phải là   đích cuối cùng của nó và được biến đổi điện quang và truyền ra kênh bước sóng   Nhóm 10 – H09VT7 16
  17. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG đầu ra tương  ứng. Trước khi burst dữ liệu đi đến router lõi, SCU sẽ điều khiển   OXC thiết lập kết nối từ cổng đầu vào đến đầu ra tương ứng cho burst dữ liệu   đó.  Tại nút lõi có nhiều kịch bản có thể  xảy ra. Nếu gói tin điều khiển không  thành công trong việc dự trữ tài nguyên cho burst dữ liệu thì cả gói tin điều khiển   và burst dữ  liệu sẽ bị  hủy bỏ. Hoặc khi các burst dữ  liệu tại các đầu vào cùng   muốn đến một cổng đầu ra của OXC,  khi đó tranh chấp sẽ xảy ra và SCU sẽ có   nhiệm vụ  phát hiện và giải quyết tranh chấp này theo các chính sách giải quyết  tranh chấp mà mạng sử  dụng. Có hai phương pháp giải quyết tranh chấp mà   phần 2.5 của chuyên đề  đề  cập đến là sử  dụng các đường dây trễ  quang và  chuyển đổi bước sóng. Để  thực hiện được các phương pháp này đòi hỏi nút lõi   mạng OBS phải trang bị thêm đường dây trễ  quang và các bộ  chuyển đổi bước  sóng.  Hình 2.4: Cấu tạo nút lõi Ta có thể  thấy các gói tin khi đi vào các node biên sẽ  được định tuyến để  chuyển rồi mới chuyển đến các bộ  tổ  hợp và sau đó được lập lịch và sắp xếp   trên bước sóng đầu ra tương ứng. Tại các node lõi sẽ chỉ có trách nhiệm chuyển   tiếp gói tin đi nhờ xử  lý các thông tin báo hiệu và lập lịch. Tại node biên đầu ra   sẽ burst sẽ được giải tổ hợp và phân phối đến địa chỉ.Trong mạng OBS xử dụng   các giao thức định tuyến OSPF và GMPLS. Có thể thấy tuyến đã  được lựa chọn   tại node biên, các node đích chỉ việc chuyển tiếp. Nếu đi thêm về  các giao thức   Nhóm 10 – H09VT7 17
  18. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG trên thì chuyên đề  sẽ  quá dài và không tập trung vào đặc điểm riêng chính của   OBS nên nhóm sẽ không trình bày cụ thể về các giao thức định tuyến trên. Mục   tiếp theo sẽ đề cập đến quá trình tổ hợp burst là một trong những đặc điểm nổi   bật của OBS. 2.2 Tổ hợp burst      Tổ hợp burst là tiến trình tập hợp và đóng các gói ở router nút biên đầu vào từ  các lớp cao hơn thành các burst để  truyền tải vào mạng OBS. Khi các gói tin đi   đến từ  lớp cao hơn, chúng được lưu đệm trong các bộ  nhớ  đệm điện và được  phân loại theo địa chỉ  và loại dịch vụ. Việc tổ  hợp burst sẽ quyết định khi nào  tạo ra một burst và gửi burst đó vào mạng OBS. Hai phương pháp tổ  hợp burst   phổ biến nhất là tổ hợp burst dựa trên bộ định thời và tổ hợp burst dựa trên mức   ngưỡng. 2.2.1 Tổ hợp burst dựa trên bộ định thời        Như đã trình bày trong phần 2.1.1, các router biên có cấu tạo gồm có bộ định  tuyến, các bộ tổ hợp burst và các bộ lập lịch kênh. Khi các gói tin đến router biên,  bộ định tuyến sẽ căn cứ vào địa chỉ đích của các gói tin để chuyển các gói tin này   đến bộ tổ  hợp burst thích hợp. Các gói tin này sẽ  được lưu đệm tạm thời trong   các hàng đợi khác nhau nằm trong bộ  tổ  hợp burst. Trong phương pháp tổ  hợp   burst dựa trên bộ định thời, mỗi bộ tổ hợp burt sẽ tham chiếu thời gian của một   bộ định thời cục bộ nằm trên một hàng đợi  để quyết định việc tổ hợp các gói tin   thành các burst. Thời điểm bộ định thời bắt đầu đếm thời gian có thể là ngay sau   khi một burst trước đó được lập lịch để  truyền đi hoặc ngay sau khi gói tin đầu  tiên đến hàng đợi sau khi hàng đợi trống. Sau một khoảng thời gian T   được cấu  hình từ trước, các gói tin trong hàng đợi đó sẽ được tổ hợp thành một burst và lập  lịch để  truyền đi. Phương pháp tổ hợp burst này sẽ  tạo ra các burst có chiều dài   ngẫu nhiên. Lưu lượng vào mạng thay đổi phần lớn sẽ quyết định chiều dài của  burst. Lưu lượng vào mạng lớn, burst sẽ có kích thước lớn, lưu lượng vào mạng   nhỏ, burst sẽ  có kích thước nhỏ. Tuy nhiên, thời gian của bộ  định thời cũng là   một nhân tố quyết định kích thước các burst.  Nhóm 10 – H09VT7 18
  19. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG L1 L2 L3 Thời gian T T T Hình 2.5: Tổ hợp burst dựa trên bộ định thời 2.2.2 Tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng       Trong phương pháp tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng, số lượng các burst bị  giới hạn hay chiều dài của các burst là bằng nhau. Cụ  thể  là khi khi kích thước   của các gói tin trong hàng đợi đạt đến một giá trị  ngưỡng L, các gói tin được tổ  hợp thành burst và lập lịch để  truyền đi. Phương pháp tổ  hợp burst này không  đảm bảo về thời gian trễ tổ hợp burst.  L L L Thời gian X1 X2 X3 Hình 2.6: Tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng        Một vấn đề đặt ra cho việc tổ hợp burst là làm sao tìm ra giá trị của bộ định   thời và kích thước ngưỡng để  tối thiểu hóa xác suất mất gói trong mạng OBS.  Nếu như  mức ngưỡng quá thấp dẫn đến  kích thước burst nhỏ, số  lượng burst  truyền trong mạng sẽ  nhiều dẫn đến xác suất xảy ra xung đột  ở  các router lõi  cao, nhưng số  lượng gói trung bình bị  mất do xung đột lại nhỏ. Tuy nhiên, số  lượng burst nhiều sẽ  làm tăng áp lực lên mặt bằng điều khiển do phải xử  lý   nhiều các gói tin điều khiển của mỗi burst dữ  liệu. Nếu thời gian cấu hình cho  mỗi nút chuyển mạch không được bỏ  qua, các burst ngắn sẽ  khiến cho việc sử  dụng tài nguyên một cách kém hiệu quả  do phải mất nhiều thời gian chuyển   mạch. Ngược lại, khi mức ngưỡng lớn dẫn đến kích thước burt lớn, số  lượng  burst vào mạng sẽ nhỏ, do đó xác suất xảy ra xung đột sẽ  nhỏ  nhưng số lượng  gói trung bình bị mất do xung đột sẽ lớn.  Nhóm 10 – H09VT7 19
  20. Chuyên đề thông tin quang        CHUYỂN MẠCH BURST QUANG        Vì thế, cần có một sự cân bằng giữa số lượng xung đột và số lượng gói mất   trung bình tại mỗi lần xung đột. Do đó, hoạt động của mạng OBS sẽ  được cải  thiện khi các gói đến được tổ hợp thành burst với một kích thước tối ưu. Tương   tự, phương pháp tổ hợp burst dựa trên bộ định thời cũng cần giá trị tối ưu về mặt   thời gian.        Việc lựa chọn phương pháp tổ hợp burst tùy thuộc vào loại lưu lượng được  truyền đi. Phương pháp tổ hợp burst dựa trên bộ  định thời thích hợp với các lưu   lượng bị  giới hạn về  mặt thời gian như  các dịch vụ  thời gian thực như  thoại,  truyền tải video vì thời gian trễ tổ hợp burst bị giới hạn. Nếu không có giới hạn  về độ trễ, phương pháp tổ hợp burst dựa trên mức ngưỡng phù hợp cho các dịch  vụ  không yêu cầu thời gian thực như  truyền số  liệu, và cho phép điều khiển  được số lượng gói bị mất trong mỗi lần xung đột.        Việc sử dụng cả hai loại phương pháp dựa trên bộ định thời và dựa trên mức   ngưỡng là lựa chọn tốt nhất và việc tổ  hợp burst sẽ  linh hoạt hơn là chỉ  dùng   một trong hai phương pháp kể  trên. Bằng cách tính toán giá trị  mức ngưỡng tối  ưu và sử  dụng giá trị  của bộ  định thời dựa trên độ  trễ  gói cho phép, ta có thể  chắc rằng số lượng mất gói là nhỏ nhất trong khi vẫn đảm bảo độ trễ cho phép.         Sau khi một burst được tạo ra sử dụng các phương pháp được nói ở trên, burt   được lưu đệm trong hàng đợi trong một khoảng thời gian trước khi truyền đi sao  cho gói tin điều khiển của burst đó có đủ  thời gian để  dự  trữ  tài nguyên. Trong   thời gian này, các gói tin khác có thể tiếp tục đến router nút biên. Việc thêm các   gói tin này vào burst là không chấp nhận được vì tài nguyên cho burst lúc đầu  được dự  trữ  căn cứ  vào chiều dài của burst có trong gói tin điều khiển. Để  các  gói tin này cho các burst ở đằng sau có khả năng tăng trễ trung bình trong trường   hợp lưu lượng lớn.   Trong [4], theo Yang Chen, Chunming Quiao và Xiang Yu,  một cách để  giảm thiểu trễ  là thực hiện dự  đoán chiều dài burst: Gói tin điều   khiển sẽ mang thông tin về chiều dài burst là L + f(t) thay vì là L với L là chiều  dài chính xác của burst khi gói tin điều khiển được gửi đi, f(t) là chiều dài dự  đoán của các gói tin đi đến trong khoảng thời gian offset và được tính toán dựa   trên tốc độ trung bình của lưu lượng tới.  Giả sử chiều dài thực sự của các gói tin  đi đến là l(t). Nếu f(t) > l(t), chiều dài của burst khi truyền vào nút lõi là L + l(t),   tài nguyên dự  trữ  cho burst sẽ bị lãng phí. Nếu f(t) 
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0